四、课程内容

（十二）技术、工程与社会

人类在与自然界打交道的过程中，为了适应自然、改善生存条件而产生了技术；人类对已有的物质材料和生活环境加以系统的开发、生产、加工、建造，以满足人们的需求，就产生了工程。早期技术、工程和科学相对比较独立，而现代技术、工程和科学相互影响与相互促进，越来越密不可分，共同推动了社会进步。本学科核心概念的学习内容，包括技术与工程的性质和特点，技术与工程对人们生活、生产和社会的影响，科学、技术、工程的相互影响；还包括体现上述内容且与所学科学内容有关的创意实践活动，以及利用创意作品进行自主探究。这些学习内容和活动有助于学生形成物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化等跨学科概念。

【内容要求】

【学业要求】

【教学提示】

教师要创设真实问题情境，通过学生的体验、操作和制作，引导学生在解决问题的过程中感受技术与工程的基本特点，体会技术与工程对人们生产生活的影响、对社会进步的推动，以及科学、技术、工程之间的相互促进关系。

本学科核心概念的学习有利于形成和理解物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化等跨学科概念。例如，真实世界很复杂，但可以用简化的模型来描述，模型可以超越我们可观察的范围，把不可见的、抽象的现象形象化，有利于理解和研究。“物质的结构与性质”使用原子模型，“生命系统的构成层次”使用细胞模型，“宇宙中的地球”使用太阳系模型。这样就从各学科概念中提取出共通的跨学科概念“系统与模型”。

在教学中，学生可以利用技术与工程的方法和流程，完成作品设计和制作，形成一个系统。这些作品又可以成为后续更大系统中的实物模型，用于验证科学原理、复现科学现象、演示科学原理如何转换为技术等，从而反过来使学生对“系统与模型”这一跨学科概念有更深入的理解。

1. 教学策略建议

教师应指导学生适当分组，分工合作，集思广益。开展不同形式的探究实践活动时，教学的重点在于引导学生形成解决问题的方法和策略，以及开展实验探究并获得结论。实验探究项目要符合学习规律和学科特点，并在真实情境中进行。实验探究活动结束后，可以采用总结汇报、艺术表演等多种形式进行展示，注重训练学生的沟通交流能力。5～6年级和7～9年级，要开展多学科、跨学科的实验探究活动。

（1）通过可操作的活动，培养学生解决实际问题的能力

要让学生自主设计与实施，指导学生把认识转化为具体的实践行为，通过可操作的活动，体验技术与工程的过程，更深刻地理解技术与工程对社会的影响，逐步把知识转化为解决实际问题的能力，以更好地适应未来社会发展的需求。

①1～6年级

注重让学生通过观察和制作活动，经历一系列的动手实践环节，在体验的基础上理解技术发明和技术产品的特点。例如：通过分析笔、书本、杯子、雨伞等生活用品的不足之处，提出改进建议，进行小发明和小创造活动；通过比较使用工具与不使用工具的效果，体会技术进步对人类社会的意义。

教学中，可在理解工具作用的基础上，培养学生开展小发明、小创造的意识，使他们能发现生活中某些工具或产品的不足，并提出改进意见。可以有意识地引导学生自己设计制作工具解决一些简单问题。

②7～9年级

注重让学生亲自参与设计、制作、测试、改进等活动，在体验、理解技术与工程特点的同时，体会科学原理在技术与工程中的应用。可以让学生尝试设计制作实物模型，理解科学原理如何转化为实用技术，为将来进行发明创造打下基础；可以让学生尝试综合运用多学科、跨学科知识解决某些生活中的实际问题，了解处理实际问题的模式和方法。

教学时，可在理解技术与生活关系的基础上，积极倡导正确使用工具和技术，使学生养成正确使用电脑、手机的方式和习惯。

（2）提倡在研讨中培养学生全面地认识和看待问题的意识

①1～6年级

让学生结合身边的事例，采用角色扮演的方式，体会不同人群看待问题的不同立场，理解不同观点的合理性。例如：通过模拟不同角色讨论使用电脑的利与弊，明白工具使用需要适度；通过了解书籍变迁的历史，讨论电子书的优缺点，理解技术进步对生活的影响。此外，通过仪器有助于科学研究，而仪器本身又涉及科学原理，让学生体会科学、技术、工程的相互影响与促进关系。

②7～9年级

通过分析讨论生活中的事物或者历史上的事件，以及通过角色扮演的方式进行辩论，让学生理解技术进步对社会发展的双重影响。例如：通过分析研讨，理解合理、适度使用工具的原则和方法；通过阅读科学史资料，了解和平利用核能的方法和前景，讨论核武器对人类的威胁，理解如何控制技术产生的危险；通过学习生物技术的发展史，讨论生物技术对人类社会的贡献和潜在的危机。

2. 学习活动建议

学生要从具体的活动体验中理解技术与工程的特点，进而理解技术与工程和社会的关系。对于不同的学段，创意活动设计要逐步从简单到复杂、从具体到抽象。

在安排和设计本部分学习活动时，要考虑以下准则：①注意安全性、可操作性、科学性和趣味性；②强调创意；③要与学生所学科学知识相关联；④涉及的工具和材料应尽可能简单、容易获得；⑤难度适中，大部分学生应能在要求的时间内完成设计和制作。

学习活动要创设活动体验情境，形式可以多种多样，如体验、制作、实验探究、项目研究、科普剧等。教师可以根据情况适当选取某种形式或融合多种形式。

（1）1～2年级

①体验。体验使用锤子、安全剪刀、放大镜等常见的工具，认识利用工具带来的便利。例如：用锤子敲钉子、用剪刀剪出某种图案，并与徒手操作进行比较；用放大镜观察动植物的局部细节，并与用肉眼直接观察进行比较。

②制作。用简单材料制作简单小物品，并开展小游戏。例如，先用纸张、胶水或胶带制作一个大小适当的纸盒，用纸盒罩住铁块或木块，然后结合“磁铁可以吸引铁”的知识，判断纸盒中是哪种材料，也可以用磁铁拉动纸盒（要求磁铁不能接触纸盒）。

③实验探究。利用所学科学原理，设计制作简单的装置或实物模型，并进行初步的探究。例如，结合“力可以使物体的形状发生改变”的知识，体会自己如何施加力把一张平面的纸叠成立体的纸蜻蜓（如图2所示）。可以用较软的纸做出叶片形状、大小各不同的纸蜻蜓，观察纸蜻蜓飞行的状态以及叶片形状是否有改变，讨论可能是什么因素导致这种改变。此外，学生还可以介绍自己在操作过程中发现的现象、遇到的问题以及处理方法。

④科普剧。创作科学互动表演剧，把学到的知识转化为行动，培养学生使用工具或自制简单道具进行表达交流的能力。

（2）3～4年级

①体验。在使用螺丝刀、老虎钳、榔头等工具的活动中，体会工具的便利，认识各种不同工具的不同用途；拆解组装圆珠笔、吹风机、钟表等一些简单的产品（拆解时记录每一步骤及拆下的零部件，便于复原），以了解产品的构造和特点。

②制作。设计制作某种产品的简化实物模型，并反映产品的部分科学原理。例如，结合“声音因物体振动而产生”的知识，利用纸杯、细绳等材料，设计制作一个简化的“电话”或“听诊器”模型。利用这一模型了解声音和振动的关系，以及声音是如何传递或放大的。

③实验探究。结合所学科学原理，设计具有一定功能的简单装置或实物模型，了解其中的科学原理并进行探究。例如，结合“指南针中的小磁针是磁铁，可以用来指示南北”的知识，设计制作简易指南针（详见附录3案例4）。

④科普剧。扮演不同角色，从不同角度认识同一事物。例如，可以扮演家长、教师和学生等角色，讨论看电视的利与弊。也可以在科普剧中设计故事情节，通过简图、照片、适当的文字和表演等多种形式，介绍一项技术或一个发明创意。

（3）5～6年级

①制作。了解发明的方法，设计一些有创意的小发明或小制作。例如，结合“地球绕地轴自转”“地球围绕太阳公转”的知识以及“热量”的概念，利用灯泡和乒乓球等材料设计制作简单的太阳与地球关系模型（如图3所示），通过改变模型中地球自转轴和公转轴的角度及运动方向，观察、思考并讨论：昼夜交替现象和四季更替现象与地球的自转或公转有何关系？自转若反向则太阳从哪边升起？自转轴若与公转轴平行是否还会有四季更替现象？能否用灯光以不同角度照射时物体的温度来说明四季的变化？

②实验探究。设计制作简单的作品或装置，能反映出改变方法或程序可以提高工作效率。例如，设计制作杠杆和便于测量的辅助装置，验证杠杆可以省力的条件。还可以结合所学科学知识，设计具有一定功能的简单装置或实物模型，了解其中的科学原理，探究其改进的可能性。例如，结合“物体影子的变化规律”和“地球的自转”的知识，设计制作日晷（如图4所示），并进行探究：日晷晷针影子方向和移动快慢有什么关系？改变日晷晷面与底盘角度会有什么影响？为了使晷针影子匀速转动，晷面角度应该如何设置？不同地区日晷可能存在哪些差异？为了使晷针影子匀速转动，不同季节日晷晷面角度是否需要调节？如何让晷面总在太阳视运动的轨道面内？

探究晷针影子方向和移动快慢的关系可能耗时比较长，可以用手电筒在有刻度的圆形轨道上移动模拟太阳运动，投影效果相同但大大缩短了探究的时间（如图5所示）。这一改进能让学生理解改变方法可以提高效率。

③科普剧。扮演不同角色，从不同角度认识同一事物，逐渐形成对事物比较全面的看法。例如，可以扮演家长、教师、销售员、学生等角色，讨论使用电脑或玩电子游戏的利弊得失。还可以利用手抄报、电子文档、短视频等多媒体手段，进行表达与交流，介绍笔、书、观察工具和交通工具等某一类产品或技术的发展历史，从中了解技术与社会的紧密关系。

（4）7～9年级

①制作。结合所学科学原理，把抽象的科学原理用直观形象的实物模型展示出来，更好地理解科学原理和技术，从而在科学原理和应用技术之间架设起一座桥梁。例如，可以设计制作一个简易的水轮发电机，让水流冲击水轮转动，带动转子转动切割磁感线，产生电流让LED灯亮起来。这一模型是真实水轮机的简化版，但涉及的“能的形式、转移与转化”等科学原理是相同的，模型的装置更直观、简单。再如，用光在水流中的传播模拟光纤技术，在瓶壁上开个小孔，利用流出的弯曲水流，验证光可以沿曲线传播，探究相关实验成功的必要条件。这一实验涉及的科学原理是光的反射和折射，光在特制的光纤中全反射就是远距离传递信息的原理（如图6所示）。

②项目研究。以项目形式，利用多学科、跨学科知识解决实际问题。通过查找资料、分析论证，把实际问题简化为合适的实物模型，利用技术与工程方法设计制作实物模型，再针对其涉及的不同科学知识，对实物模型进行测试，收集数据并利用适当的数学方法整理出有说服力的结论。例如，可以探究长时间低头看手机的危害：收集人体头部及颈部生理结构资料（如图7所示），考虑物体受力、平衡等特点，提出可能的处理方案，讨论测量肌肉力的可能方法或简化方法，自行设计并制作简化装置；对测量数据进行适当整理并得出有说服力的结论（详见附录3案例10）。

③科普剧。扮演不同角色，从不同角度认识同一事物，培养辩证看待事物的意识和习惯。例如，可以扮演教师、家长、厂商、工程师、学生、评论员等角色，讨论使用手机等技术产品的正反两个方面的影响。也可以利用多媒体手段，讨论技术产品的利与弊，努力展示技术和社会发展的关系。在科普剧中注意贯穿科学态度，强调科学对实践的指导意义，如围绕“永动机”的发明，人们经过长期实践都没有成功，最终从科学的角度说明它不可能成功。